Questions to the experts
Energie, lumière, son
résistance électrique de l'air
Bonjour,
En classe, lorsque le multimètre est réglé en mode ohmmètre sans fils branchés ou bien avec les fils connectés aux bornes pour la mesure de la résistance mais séparés par de l'air, le multimètre indique qu'il n'arrive pas à mesurer car la valeur de résistance dépasse le calibre maximal, j'en déduis que l'on mesure la résistance de l'air et que sa valeur est très importante.
Est-ce que cette déduction expérimentale est correcte ?
J'explique que la résistance électrique de l'air est très importante, que l'air est un isolant sauf dans le cas de la foudre où il y a alors ionisation des particules constituant l'air à un niveau très localisé de l'air et un bref instant. Et que la valeur de la résistance de l'air varie beaucoup, notamment selon son humidité.
Est-il possible de mesurer la valeur de la résistance ou plutôt peut-être de la résistivité de l'air ? Comment fait-on expérimentalement pour l'obtenir ? Je m'interroge à ce sujet et les élèves aussi. Ils se demandent entre autres s'il existe un multimètre capable de mesurer la résistance de l'air. Je leur ai dit qu'une autre technique était peut-être utilisée pour obtenir cette valeur.
Je vous remercie pour votre aide et pour vos réponses.
Bien cordialement,
En effet, votre déduction est correcte : c'est bien la résistance (énorme) de l'air que vous tentez de mesurer, ou plus exactement la résistivité car qui dit résistance dit chemin bien défini entre deux points pour le parcours des charges (cas d'un fil de cuivre par exemple). Ici ce n'est pas le cas : on n'a que le point de départ et le point d'arrivée pour un éventuel déplacement de charges. La résistivité est une propriété d'un matériau, la résistance dépend également de la géométrie de ce matériau. Attention, les unités ne sont pas les mêmes.
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistivit%C3%A9
Je pense que c'est une bonne occasion pour parler aux élèves des limites de tout appareil de mesure, chose particulièrement importante à une époque où les résultats apparaissent sous forme numérique et où leur lecture facile masque parfois la difficulté de la mesure. Quand on devait tenter de déceler le mouvement imperceptible d'une aiguille, ou au contraire qu'on voyait cette aiguille buter avec violence sur l'extrémité du cadran, on comprenait tout de suite que l'appareil avait atteint ses limites... c'est moins le cas aujourd'hui.
Qui dit conduction (en courant continu), dit présence de charges mobiles libres de se déplacer. Il faut soit que le matériau comporte lui-même des charges mobiles au sein des atomes (cas des métaux, avec les électrons), soit que des atomes ionisés se déplacent, et dans ce cas le milieu doit être un fluide. L'eau de mer est un bon exemple, les ions issus du sel permettant la conduction, quoique faible, d'un courant électrique.
L'air peut aussi contenir des ions (il existe même des appareils pour en produire), mais beaucoup moins encore qu'un liquide, la densité de l'air étant bien inférieure (environ 1000 fois). La résistivité, comme la viscosité, sont parmi les caractéristiques des matériaux qui offrent le plus d'amplitude (entre l'argent et le polystyrène il y a un rapport 10 puissance 28 !). Il est donc parfaitement logique qu'un multimètre conçu pour mesurer des résistances usuelles soit impuissant dans ce cas ; l'appareil de mesure universel n'existe pas !
Bonjour !
Je rejoins la réponse de Frédéric. Les ohmmètres ne sont pas adaptés pour mesurer une si grande résistance et encore moins les variations dues aux changements d'humidité / pression / température.
En laboratoire, on peut utiliser deux plaques mises à des potentiels différents, on augmente la tension et on mesure le courant de claquage, valeur limite qui permet d'avoir accès à la résistance de l'air juste au moment de l'ionisation. Un peu dangereux à montrer en classe ! En tout cas, les manipulations sont possibles en laboratoire.
Bonne journée
Vous souhaitez aborder ce sujet avec vos élèves ?
Consultez nos ressources pour la classe !
Effectivement, la résistivité électrique de l'air est énorme (de l'ordre de 10^15 ohm.m) ce qui signifie qu'il conduit très mal l'électricité (et heureusement pour nous). Mais il est vrai aussi que quand le champ électrique devient trop important entre deux points (nuage et sol ou les deux bornes de la machine de Wimshurst), un claquage peut se produire c'est-à-dire un courant électrique circule dans l'air. La valeur maximale du champ électrique qu'un isolant peut supporter avant que le claquage survienne est appelé rigidité électrique (unité V/m). Voir aussi le diagramme de Paschen qui donne la tension de claquage en fonction du produit pression du gaz x distance entre deux points (bornes ou électrodes).
Et oui, l'humidité abaisse la rigidité électrique d'un gaz : l'air humide conduit mieux (ou moins mal) l'électricité que l'air sec.
Pour ce qui est de mesurer la résistance électrique de l'air entre deux électrodes, à moins de pouvoir mesurer l'intensité et la tension qui mèneraient à un claquage, je ne vois pas.